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升压型PFC电路
升压型PFC主电路如图1所示,其工作过程如下:当开关管Q导通时,电流IL流过电感线圈L,在电感线圈未饱和前,电流线性增加,电能以磁能的形式储存在电感线圈中,此时,电容C放电为负载提供能量;当Q截止时,L两端产生自感电动势VL,以保持电流方向不变。这样,VL与电源VIN串联向电容和负载供电。
这种电路的优点是:(1)输入电流完全连续,并且在整个输入电压的正弦周期内都可以调制,因此可获得很高的功率因数;(2)电感电流即为输入电流,容易调节;(3)开关管栅极驱动信号地与输出共地,驱动简单;(4)输入电流连续,开关管的电流峰值较小,对输入电压变化适应性强,适用于电网电压变化特别大的场合。主要缺点是输出电压比较高,且不能利用开关管实现输出短路保护。
降压型PFC电路
降压型PFC电路如图2所示,其工作过程如下:当开关管Q导通时,电流IL流过电感线圈,在电感线圈未饱和前,电流IL线性增加;当开关管Q关断时,L两端产生自感电动势,向电容和负载供电。由于变换器输出电压小于电源电压,故称为降压变换器。
(1)这种电路的主要优点是:开关管所受的最大电压为输人电压的最大值,因此开关管的电压应力较小;当后级短路时,可以利用开关管实现输出短路保护。
(2)该电路的主要缺点是:由于只有在输人电压高于输出电压时,该电路才能工作,所以在每个正弦周期中,该电路有一段因输人电压低而不能正常工作,输出电压较低,在相同功率等级时,后级DC/DC变换器电流应力较大;开关管门极驱动信号地与输出地不同,驱动较复杂,加之输人电流断续,功率因数不可能提高很多,因此很少被采用。
升降压型PFC电路
升降压型PFC电路如图3所示,其工作过程如下:当开关管Q导通时,电流IIN流过电感线圈,L储能,此时电容C放电为负载提供能量;当Q断开时,IL有减小趋势,L中产生的自感电动势使二极管D正偏导通,L释放其储存的能量,向电容C和负载供电。
(1)该电路的优点是既可对输人电压升压又可以降压,因此在整个输入正弦周期都可以连续工作;该电路输出电压选择范围较大,可根据一级的不同要求设计;利用开关管可实现输出短路保护。
(2)该电路的主要缺点有:开关管所受的电压为输入电压与输出电压之和,因此开关管的电压应力较大;由于在每个开关周期中,只有在开关管导通时才有输入电流,因此峰值电流较大;开关管门极驱动信号地与输出地不同,驱动比较复杂;输出电压极性与输入电压极性相反,后级逆变电路较难设计,因此也采用得较少。
提示:常用连续电流模式类功率因数校正芯片有TDA16888(PFC PWM)、1PCS01(PFC)、L4981、FA4800(PFC PWM)、UC3854、UCC3817、UCC3818等。
正激型PFC电路
正激型PFC电路如图4所示,当开关管Q导通时,二级管D1正偏导通,电网向负载提供能量,输出电感L储能。当Q关断时,L中储存的能量通过续流二极管D2向负载释放。
这种电路的优点是功率级电路简单,缺点是要增加一个磁复位回路来释放正激期间电感中的储能。
反激型PFC电路
反激型PFC电路如图5所示,当开关管Q导通时,输入电压加到高频变压器B1的原边绕组上,由于B1副边整流二极管D1反接,副边绕组中没有电流流过,此时,电容C放电向负载提供能量。当开关管Q关断时,绕组上的电压极性反向,二极管D1正偏导通,储存在变压器中的能量通过二极管D1向负载释放。
这种电路的优点是功率级电路简单,且具有过载保护功能。
2100433B
常用有源功率因数校正电路分为连续电流模式控制型与非连续电流模式控制型两类。其中,连续电流模式控制型主要有升压型(Boost)、降压型(Buck)、升降压型(Buck-Boost)之分;非连续电流模式控制型有正激型(Forward)、反激型(Fly back)之分。
有源功率因数校正电路分为连续电流模式控制型与非连续电流模式控制型两类。其中,连续电流模式控制型主要有升压型(Boost)、降压型(Buck)、升降压型(Buck-Boost)之分;非连续电流模式控制型...
PFC的英文全称为“Power Factor Correction”,意思是“功率因数校正”,功率因数指的是有效功率与总耗电量(视在功率)之间的关系,也就是有效功率除以总耗电量(视在功率)的比值。 基...
功率因数是衡量电气设备效率高低的一个系数。功率因数低,说明电路用于交变磁场转换的无功功率大, 从而降低了设备的利用率,增加了线路供电损失。 通过改善功率因数,减少了线路中总电流和供电系...
变频空调有源功率因数校正技术研究
本文叙述了功率因数校正的基本原理和常用的方法,分析了各种方法的优缺点,并在传统APFC基础上进一步提出了一种应用于变频空调的新型功率因数校正控制方法。该控制方法的主要特点是在输入交流电压瞬时值高于输出直流电压值时完全关断开关器件,停止斩波,只有在输入交流电压瞬时值低于输出直流电压瞬时值时才进行斩波;使得系统在获得比较满意的功率因数的同时,降低了对开关器件的要求,减少了系统损耗。
三相三开关部分有源功率因数校正电路的研究
三相交流电源供电的较大功率变频空调日益得到广泛应用,带来了三相整流器的功率校F问题。在简要分析三相单开关部分有源PFC的基础上,根据三相三线制、三相四线制供电方式的不同,提出了两种结合有源PFC技术和无源PFC技术的Buck型混合三相有源部分PFC方案,在对其工作原理进行简要分析和仿真分析的基础上,进行了实验研究,所得结果验证了所提出的三相部分PFC具有电压与电流应力小、效率高、功率因数高、直流平均电压较高的特点,各种负载下交流输入侧的各次谐波电流均满足IEC61000-3-2标准,中等负载以上时输入功率因数高达0.98。
本书结合国内外有源功率因数校正(APFC)技术的发展和应用,对功率因数校正(PFC)技术进行了较为全面的论述。主要内容包括:无源功率因数校正(PPFC)技术、有源功率因数校正技术的典型拓扑结构和控制策略、单相单级PFC变换器、三相PFC变换器、无桥PFC电路、交错技术在PFC中的应用、PFC的数字控制技术以及PFC 技术在开关电源中的应用等。
前言
第1章 绪论
1.1 开关电源输入整流电路形式与谐波电流
1.1.1 单相交流输入开关电源
1.1.2 三相交流输入开关电源
1.2 功率因数和谐波
1.2.1 功率因数定义
1.2.2 功率因数和THD的关系
1.2.3 谐波产生的危害
1.2.4 谐波限制标准
1.3 改善开关电源功率因数及谐波问题的基本方法
1.3.1 功率因数校正实现方法
1.3.2 功率因数校正方案对比
1.3.3 在开关电源中实施功率因数校正的意义
1.4 APFC电路与DC/DC变换器的主要区别
1.5 PFC技术的现状和发展趋势
参考文献
第2章 PPFC电路
2.1 传统无源LC 滤波电路
2.2 提高功率因数的几种整流电路
2.2.1 采用充电泵电路
2.2.2 采用非线性电容电路
2.2.3 倍电压整流电路
2.3 部分滤波方式的高次谐波抑制方法
2.3.1 1/N滤波型
2.3.2 能量反馈型
2.3.3 充电量控制型
2.3.4 部分升压方式高次谐波抑制电路
参考文献
第3章 APFC典型拓扑结构
3.1 基于Buck电路的PFC变换器
3.1.1 工作原理及模态分析
3.1.2 输入电流分析
3.1.3 输入功率因数及THD
3.2 基于Boost电路的PFC变换器
3.2.1 工作原理及模态分析
3.2.2 输入电流分析
3.2.3 输入功率因数
3.3 基于Buck-Boost电路的PFC变换器
3.3.1 工作原理及模态分析
3.3.2 输入电流分析
3.4 基于Cuk、Sepic和Zeta电路的PFC变换器
3.4.1 工作原理及模态分析
3.4.2 输入电流分析
3.5 基于Flyback的PFC变换器
3.6 基于Sepic的带隔离变压器的PFC变换器
3.6.1 工作原理及模态分析
3.6.2 输入电流分析
参考文献
第4章 APFC的控制策略
4.1 常用的CCM控制策略
4.1.1 峰值电流控制
4.1.2 平均电流控制
4.1.3 滞环电流控制
4.1.4 脉动电流面积控制
4.2 DCM控制策略
4.2.1 恒频控制
4.2.2 变频控制
4.3 新型非线性控制策略
4.3.1 单周期控制
4.3.2 滑模变结构控制
4.3.3 空间矢量PWM控制
4.3.4 无差拍控制
参考文献
第5章 单相单级PFC变换器
第6章 无桥PFC电路
第7章 交错技术在PFC中的应用
第8章 三相两级APFC电路
第9章 三相单级APFC电路
第10章 PFC的数字控制技术
第11章 APFC技术在开关电源中的应用
参考文献
编者力图反映国内外电力电子技术领域在APFC技术方面的进展和所取得的研究成果,以便读者系统、全面地了解和掌握。本书可供从事开关电源开发、设计及生产的相关工程技术人员和高等院校相关专业的师生阅读。